Prima lege a mișcării lui Isaac Newton afirmă: „Un corp în repaus va rămâne în repaus și un corp în mișcare va rămâne în mișcare, cu excepția cazului în care este acționat de o forță externă”. Ce se întâmplă atunci cu un corp când i se aplică o forță externă? Această situație este descrisă de a doua lege a mișcării lui Newton.

forța

Potrivit NASA, această lege afirmă: "Forța este egală cu modificarea impulsului pe schimbare în timp. Pentru o masă constantă, forța este egală cu masa de accelerare". Aceasta este scrisă în formă matematică ca F = mA

F este forța, m este masa și A este accelerarea. Matematica din spatele acestui lucru este destul de simplă. Dacă dublați forța, dublați accelerația, dar dacă dublați masa, reduceți accelerația în jumătate.

Newton și-a publicat legile mișcării în 1687, în lucrarea sa fundamentală „Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” (Principiile matematice ale filosofiei naturale) în care a oficializat descrierea modului în care corpurile masive se mișcă sub influența forțelor externe.

Newton sa extins asupra lucrărilor anterioare ale lui Galileo Galilei, care a dezvoltat primele legi exacte ale mișcării pentru mase, potrivit lui Greg Bothun, profesor de fizică la Universitatea din Oregon. Experimentele lui Galileo au arătat că toate corpurile accelerează în același ritm, indiferent de mărime sau masă. Newton a criticat și extins și opera lui Rene Descartes, care a publicat, de asemenea, un set de legi ale naturii în 1644, la doi ani de la nașterea lui Newton. Legile lui Descartes sunt foarte asemănătoare cu prima lege a mișcării lui Newton.

Accelerație și viteză

A doua lege a lui Newton spune că atunci când o forță constantă acționează asupra unui corp masiv, aceasta îl determină să accelereze, adică să-și schimbe viteza, la o rată constantă. În cel mai simplu caz, o forță aplicată unui obiect în repaus determină accelerarea acestuia în direcția forței. Cu toate acestea, dacă obiectul este deja în mișcare sau dacă această situație este văzută dintr-un cadru de referință inerțial în mișcare, corpul respectiv poate părea să accelereze, să încetinească sau să schimbe direcția în funcție de direcția forței și de direcțiile pe care obiectul le are. și cadrul de referință se mișcă unul față de celălalt.

Literele îndrăznețe F și A în ecuație indicați că forța și accelerația sunt mărimi vectoriale, ceea ce înseamnă că au atât magnitudine cât și direcție. Forța poate fi o singură forță sau poate fi combinația mai multor forțe. În acest caz, am scrie ecuația ca ∑F = mA

Large mare (litera greacă sigma) reprezintă suma vectorială a tuturor forțelor sau a forței nete care acționează asupra unui corp.

Este destul de dificil să ne imaginăm aplicând o forță constantă unui corp pe o perioadă nedeterminată de timp. În majoritatea cazurilor, forțele pot fi aplicate doar pentru un timp limitat, producând ceea ce se numește impuls. Pentru un corp masiv care se mișcă într-un cadru de referință inerțial fără alte forțe precum fricțiunea care acționează asupra acestuia, un anumit impuls va provoca o anumită modificare a vitezei sale. Corpul ar putea accelera, încetini sau schimba direcția, după care corpul va continua să se miște cu o nouă viteză constantă (cu excepția cazului în care, desigur, impulsul determină oprirea corpului).

Cu toate acestea, există o situație în care întâlnim o forță constantă - forța datorată accelerației gravitaționale, care determină corpuri masive să exercite o forță descendentă pe Pământ. În acest caz, accelerația constantă datorată gravitației este scrisă ca g, iar a doua lege a lui Newton devine F = mg. Observați că, în acest caz, F și g nu sunt scrise în mod convențional ca vectori, deoarece sunt întotdeauna îndreptate în aceeași direcție, în jos.

Produsul masei accelerării gravitaționale, mg, este cunoscut sub numele de greutate, care este doar un alt tip de forță. Fără gravitație, un corp masiv nu are greutate și, fără un corp masiv, gravitația nu poate produce o forță. Pentru a depăși gravitația și a ridica un corp masiv, trebuie să produceți o forță ascendentă mA care este mai mare decât forța gravitațională descendentă mg.

A doua lege a lui Newton în acțiune

Rachetele care călătoresc prin spațiu cuprind toate cele trei legi ale mișcării lui Newton.

Dacă racheta trebuie să încetinească, să accelereze sau să schimbe direcția, se folosește o forță care îi dă o împingere, care vine de obicei de la motor. Cantitatea de forță și locația în care furnizează apăsarea pot schimba fie viteza (magnitudinea părții de accelerație), cât și direcția.

Acum, că știm cum se comportă un corp masiv într-un cadru de referință inerțial atunci când este supus unei forțe exterioare, cum ar fi modul în care motoarele care creează împingerea manevrează racheta, ce se întâmplă cu corpul care exercită această forță? Această situație este descrisă de a treia lege a mișcării lui Newton.

Raportare suplimentară de Rachel Ross, colaborator Live Science.